POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE

O polietileno (de baixa e alta densidade) faz parte de uma classificação, na qual as poliolefinas são polímeros derivados de monômeros de hidrocarboneto alifático insaturado contendo dupla ligação carbono-carbono reativa. As forças de dispersão explicam porque o polietileno é encontrado no estado sólido, pois nessas moléculas que possuem somente a presença de grupos apolares, ocorrem flutuações momentâneas da nuvem eletrônica, as quais podem induzir a uma polarização instantânea na molécula, provocando interação com suas vizinhas [125]

Entre os hidrocarbonetos poliméricos, o polietileno possui a estrutura mais simples. A sua estrutura planar constituída pela repetição do monômero –(CH2)n- e finalizado com os grupos CH3, possui conformação zig-zag. Possui ligações de carbono com comprimento de cerca de 1,54 x 10^-7 µm com ângulo das ligações de 109,5 °C [126].

O polietileno é um polímero parcialmente cristalino, flexível, cujas propriedades são acentuadamente influenciadas pela quantidade relativa das fases amorfa e cristalina. A fase cristalina é composta pelo empacotamento regular das cadeias poliméricas, conformando-se em um tipo de zig-zag. Os átomos de carbono da cadeia principal se dispõem espacialmente, definindo um plano único, mantendo os ângulos e distâncias de ligações constantes e características para cada tipo de ligação. Em um cristal de polietileno, cadeias em conformação zig-zag planar com algumas centenas de meros são usadas para formar a espessura da lamela. O cristal do polietileno pode apresentar célula unitária ortorrômbica ou monoclínica, as dimensões da célula unitária ortorrômbica nas condições normais de temperatura e pressão são a = 7,41 Å, b = 4,94 Å e c = 2,55 Å, Figura 18 A [125]. A fase amorfa tem conformação aleatória ou em novelo [125].

A B

FIGURA 18: CÉLULA UNITÁRIA ORTORRÔMBICA NAS CONDICÕES NORMAIS DE TEMPERATURA E PRESSÃO DO CRISTAL DE POLIETILENO (A) [126] E CADEIA POLIMÉRICA DO POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE (B) [125].

Na produção do PEBD utilizam-se pressões entre 1000 e 3000 atmosferas e temperaturas entre 100 e 300 ºC. Temperaturas superiores a 300 ºC podem ocasionar a degradação do polímero. O PEBD é um polímero parcialmente cristalino (50-60%), com temperaturas de fusão (Tm) na faixa de 110 a 115 °C. No processo de polimerização, o PEBD produz ligações laterais como

resultado das reações de transferência intermolecular de hidrogênio (gerando ramificações longas), gerando ramificações do tipo etil e butil [83]. A vasta utilização do PEBD em vários setores da indústria é devida a combinação única de propriedades pertencentes ao PEBD, tais como a tenacidade, a alta resistência ao impacto, a alta flexibilidade, boa processabilidade e estabilidade. Os processos por extrusão, moldagem por sopro e moldagem por injeção podem ser aplicados ao PEBD. Dessa forma, pode-se aplicar PEBD como filmes para embalagens de produtos agrícolas, alimentos líquidos e sólidos, produtos farmacêuticos e hospitalares, brinquedo e utilidades domésticas, revestimento de fios e cabos, tubos e mangueiras, etc. [83].

Os aditivos são materiais que adicionados aos polímeros atuam como componentes auxiliares e a sua inclusão nas formulações ou composições de plásticos ou borrachas visa uma ou mais aplicações especificas, tais como:

abaixar custo, alterar e/ou aprimorar diversas propriedades, facilitar o processamento, colorir, entre outros. Os principais aditivos e suas características serão comentadas a seguir [127].

Substâncias usadas para reforçar as propriedades físicas de um polímero, além de acrescentar algumas características de processamento, reduzem custo e dão reforço ao artefato final são chamados de cargas [128]. Elas podem ser classificadas como enchimento: como, por exemplo, carbonato de cálcio, talco e micro esferas de vidros; reforçantes: como, por exemplo, fibra de vidro e elastômero com negro de fumo.

As cargas reforçantes possuem como função aumentar a dureza, a tensão de ruptura, o módulo e a resistência a ruptura e ao desgaste de um composto polimérico [85, 129,130]. As cargas denominadas de enchimento, não comprometem as propriedades mecânicas do artefato e são utilizadas, principalmente, para reduzir custos e atribuir adequadas características de processamento.

Colorantes são substâncias sintéticas ou naturais e que possuem cor e quando adicionadas a outra substância, transmitem ou alteram a coloração. Esse aditivo é utilizado como agente colorante e possui a finalidade de melhorar o acabamento dos polímeros, possibilitando a obtenção de polímero de variadas cores e efeitos. Quando adicionados aos elastômeros mudam o comprimento de

onda de luz refletida ou transmitida por materiais acabados. Assim, o compósito adquire uma determinada cor e aparência.

Os retardantes de chama são usados como aditivos em polímeros com a finalidade de inibir, ou quando possível eliminar a propagação de fogo em um material. Quando adicionados ao elastômero aumentam o tempo em que o material polimérico leva para iniciar o processo de combustão, também podem propagar lentamente a chama depois que o processo de combustão já iniciou.

As propriedades como estabilidade térmica e resistência ao fogo de um elastômero podem ser melhoradas com a adição de HDL como cargas. Os agentes retardadores de chama mais comuns utilizados industrialmente são compostos halogenados, porém quando queimados liberam resíduos tóxicos.

Dessa forma, nos últimos anos, tem-se observado o aumento pela procura de aditivos mais ambientalmente amigáveis tais como sílica, talco e argilominerais.

Os argilominerais tais como montmorilonita e sepiolita possuem estabilidade térmica elevada e podem ser utilizadas como um material retardador de chama eficaz para materiais poliméricos. Analogamente, os HDLs podem sem utilizados com retardadores de chama e estudos mostram que o HDL se comporta como um novo material com alta supressão de fumaça, não tóxico ou com baixa toxicidade [82,131-133].

A propriedade de retardador de chama dos HDLs em polímeros pode ser explicada pelo seguinte mecanismo: no processo de degradação térmica o HDL libera água (H2O) e dióxido de carbono (quando intercalados com íons carbonato), os quais diluem os gases combustíveis; também no processo de degradação, ocorre a formação de resíduos composto por óxidos metálicos, os quais impedem que ocorra o transporte de oxigênio para a fase de polímero sob a superfície de queima, proporcionando um efeito de barreira; e a decomposição endotérmica dos hidróxidos acaba absorvendo o calor, e então ele não é usado para a degradação do polímero [131-133].

2.0 OBJETIVOS